电容电容器(大学物理).ppt

第3节 电容 电容器,问：给定导体，其容纳电荷的量有无限制?,导体漏电,周围空气被击穿(电离),如何描写不同形状导体 容纳电荷的能力呢？,“电容”,答：1. 一个给定导体其容纳电荷能力有限,2. 不同形状导体容纳电荷能力是不同的,分析：,一、孤立导体的电容,：电容，,SI：C/V=F（法拉）,当U=1v时，导体上所容纳的电荷即为电容,比值：,实验指出：当孤立导体带电量增加，电势也随之增加,但电量和电势的比值始终恒定,说明该比值反映了导体的电学自然属性,注：孤立导体的电容既不依赖于所带电量,也不依赖于电势,例：孤立导体球,解：,=,注：电容与导体是否带电无关,与导体几何因素和周围介质有关,（F）,二、电容器及电容,(正极板),(负极板),实验与理论证明：,常量,注意：C 取决于电容器的形状、大小、相对位置及其间介质,：电容,三、几种典型的电容器,1、平行板电容器,=,=,，,1、加入介质是提高电容的一种方法,2、电容器上通常标注的2个数据，eg：5PF，100v,2、球形电容器,=,=,，,讨论：,固定，,，,=,=,=,3、柱形电容器,=,=,=,=,，,回顾：,：电容，,SI：C/V=F（法拉）,比值：,1、孤立导体的电容：,孤立导体的电容与导体几何因素和周围介质有关,2、电容器的电容：,(正极板),(负极板),：电容,电容器电容取决于电容器的形状、大小、相对位置及其间介质,例：求电容。,解：,，,=,=,=,不成立的情况：,I,III,t,II,例：导体球，外包一层电介质,求：电容,解：,=,=,=,+,+,=,=,=,第4节 电场的能量,当A已带有电荷 ，具有电势为 u 时，,一、带电体系的能量,该系统所具有的电势能,外力不做功,外力开始克服静电力做功,外力克服静电力做功dA,=,搬运同样多的dq，外力做的功dA,在A带电的全部过程中，外力做功为变力做功,此功全部转化为A这个带电体系的能量,例：孤立导体球的静电能,解：,，,=,=,二、电容器的能量,已搬运的电荷,电势差,搬运,过程外力克服电场力,作功,外力克服电场力作功的总和：,电容器的能量,=,=,，,=,=,电容器储能公式,注: 任意形状的电容器，其能量均为上式,三、电场的能量,=,=,=,电场能量密度,，,=,带电系统的能量,均匀电场，,非均匀电场，,=,例：孤立导体球电场的能量,解：,=,=,计算带电系统静电能或电场能量的方法：,(1)电容器，,(2)已知,，,=,(3)搬运方法，,例：两个相同R和Q的球面和球体，带电均匀，哪个电能大？,例：平板电容器各参量（真空中）在充入介质时有何变化？,分析两种条件下，为何E会出现不同的结果？,1. 当Q不变时，介质被极化，消耗电能，,2. 当U不变时，介质被极化，消耗电能，,但电源会提供能量以保持U不变，所以 不变,解之得：,U相同：,Q守恒：,解：,例：两相同的电容器，充电后与电源断开，然后在1中充入介质，问 如何变化？,假设原来各带电,解之得：,U不变：,Q相等：,解：,例：两相同的电容器，串联与电源相接，然后在1中充入介质，问 如何变化？,等值电容,等值电容,（1）提高电容器电容量并联,（2）提高电容器耐压能力串联,耐压能力不变电容提高,耐压能力提高 电容减小,电容器的串并联：,四、电荷与外电场的相互作用,外电场，,、,